堆载宽度对邻近桥梁桩基的影响

采用数值方法对堆载土体对邻近桩基的水平位移、应力以及弯矩进行模拟分析。结果表明:不同分布宽度堆载基本不会影响桩底位移,且位移主要发生在地表上侧桩身。随着堆载分布宽度增大,桩身水平位移不断增大,在地面以上部分桩身水平位移基本一致,而在地面下部分,桩身水平位移从桩底到地面基本呈线性增大。不同分布宽度堆载对桩身水平应力作用规律基本相同,即从桩底到桩顶,应力先增大到峰值后回落,应力最大值区间基本在-5～-15m范围内,且随着堆载宽度的增加,桩身最大水平应力逐渐增大,但增大速率逐渐减缓。不同分布宽度堆载对桩身弯矩作用规律相同,堆载在不同宽度时对桩身弯矩影响最大位置在地表以下标高-2m附近。     

地表堆载对临近城市立交桩基受力影响分析研究

以某地区地表堆载临近立交单桩桩基为例,采用有限元软件ABAQUS建立数值模型,分析桩基的受力特性,并探讨堆载距离L、堆载荷载P和堆载宽度b对桩基轴力和沉降的影响规律,得到以下结论:堆载对桩基的轴力和变形产生不利影响;随着堆载距离增大,桩基最大轴力和最大沉降均呈现线性减小,改变堆载距离不会影响桩基的最大轴力位置,桩基最大沉降均发生在桩顶位置;堆载荷载和堆载宽度增大,均会导致桩基整体轴力和最大沉降增大,且堆载荷载增大对桩顶沉降影响较为明显;改变堆载宽度和堆载宽度均会导致桩基的最大轴力位置沿桩基下移.     

软土区不平衡堆载下桩基负摩阻力的数值模拟研究

在沿海软土地区由于吹填造陆等原因,经常存在不平衡堆载现象.由于海滩涂的土体存在含水率和压缩性高等工程特点,使桩基在不平衡堆载下产生明显的负摩阻力.负摩阻力会在桩周产生很大的下拽力,很大程度降低了桩基的竖向承载力,同时,由于堆载的不对称,会在桩周产生不对称的负摩阻力,从而导致附加弯矩的存在.通过大型有限元法软件ABAQUS对软土区不平衡堆载进行建模,在建模过程中,对桩土模型进行一定的简化,模型参数按照经验取值.分别对桩基主动侧和被动侧的位移和负摩阻力进行分析,进而研究了不平衡堆载对单桩负摩阻力的作用性状,为实际工程提供参考.     

盾构开挖引起邻近单桩水平向变形解析研究

为了探索邻近桩基在盾构开挖下水平变形规律，提出了一种邻近桩基水平向受力变形响应的解析方法。首先，基于Loganathan公式获得周围土体在隧道开挖影响下的自由位移，将既有桩基简化成欧拉梁，桩-土相互作用采用Kerr地基模型，建立既有桩基水平向受力平衡方程，从而获得单桩水平变形解析解。通过与有限元GEPAN数据对比，验证了该方法的合理性；与既有的理论解析对比，该方法更贴近有限元GEPAN数据。参数分析表明：增大盾构隧道埋深会致使桩基水平向最大变形位置深度增大，同时会引起桩身最大位移增大；桩基水平向变形响应会随着地层损失比增加而逐渐增大；桩基水平向位移会随着桩基与隧道水平距离的增大而减小，但桩身产生最大水平位移处埋深会随之减小。     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

地震地基液化大变形对桥梁桩基危害性三维数值分析

为研究地震地基液化大变形对桥梁桩基的危害性,建立了含液化层的二层与三层土体系计算模型,考虑桩土共同作用的非线性关系,利用FLAC-3D有限差分软件对液化侧扩地基中的单桩、群桩进行了动力有限差分分析,探讨了地基液化大变形条件下桩基位移与内力变化分布规律。分析结果表明:二层与三层土体中,液化土层和非液化土层交界面处产生的桩身弯矩极值是控制桩身破坏的关键因素,液化土层本身对桩身弯矩的影响很小;桩帽对桩顶的侧移有一定制约作用,但对桩身弯矩极值的影响不显著;群桩中上坡桩与下坡桩的侧向位移与桩身弯矩分布模式相似,但上坡桩发生的侧向位移和桩身弯矩要略大于下坡桩情况。     

邻近堆载及软土地基对桥梁桩基影响及处治对策研究

文章以某实际工程为例,研究了软土地基条件下邻近堆载对桥梁桩基的影响,阐述了被动桩与土体之间的作用机理,分析了病害桥墩立柱倾斜严重、盆式支座偏位较大的成因,最后提出了切实有效的处治对策。     

地表荷载作用下桩体结构的有限元分析

基于大面积地面堆载作用下桩-土结构应力及变位的计算原理．将有限元通用软件ANSYS应用于地面堆载作用下桩-土结构分析中，进行二维有限元实体模拟，分析桩长L、桩径d、桩体模量耳、土体模量E0、桩-土模量比Ep／E0，以及地面堆载的宽度b、大小p对桩承载性状的影响规律，可为地面堆载作用下的桩-土结构分析提供参考。     

双排抗滑桩承载机理及土拱效应模型试验研究

设计并完成小比例边坡双排抗滑桩室内模型试验,通过在模型桩桩身粘贴应变片及在部分桩周土体内埋置土压力盒,量测加载过程中桩身的内力与桩周土体抗力的分布情况,进一步分析探讨不同推力荷载条件下双排抗滑桩结构的承载机理和内力位移特性。结果表明:桩顶水平位移与推力的变化曲线呈凹曲线状,随着推力的增加,水平位移加速增大;前后排桩的弯矩分布曲线呈S交变性,且桩顶弯矩值不再为零,随着水平推力荷载的增加,桩顶弯矩越来越大,桩身的正负弯矩绝对值也越来越大;双排抗滑桩在抵抗水平推力荷载时,桩间会产生明显土拱效应,出现弧形的裂缝。这些结论可为双排抗滑桩的理论研究与工程设计提供有益参考。     

软土堤岸预应力桩锚支护体系工程特性分析

江苏省连云港盐灌船闸下游软土堤岸航道支护工程采用预应力桩锚支护+ 支护体后侧粉喷桩局部加固的支护体系。采用数值分析法分析不同影响因素对支护体后侧粉喷桩局部加固后堤岸预应力桩锚支护体系变形受力特性的影响。基于现场试验数据,对有限元数值分析模型进行验证,探讨桩径、锚固深度、锚固力及桩体抗弯刚度等因素对桩身变形和弯矩分布规律的影响。结果表明:桩体嵌固深度的增加有效地控制了桩锚支护结构的水平位移和弯矩,随着锚索锚固力的增加,桩锚支护结构的水平位移减小,但弯矩增大;桩径和桩体抗弯刚度变化对支护结构的水平位移和弯矩的影响效果不明显。     

毗邻建筑荷载对基坑支护结构变形的影响研究

基坑支护结构的设计不仅受土体成分、主被动土压力和地下水位的影响,同时受毗邻建筑物的影响也较大。结合天津某基坑工程,通过ABAQUS有限元软件模拟受毗邻建筑物影响的基坑支护结构,分析了基坑周边存在不同高度建筑物及相同高度建筑物与基坑不同水平距离作用下,支护结构的水平位移和应力的变化规律。得出的结论是:桩身最大水平位移随着荷载的增加及荷载离基坑距离的减小而增大;桩身最大水平应力随荷载的增加及荷载离基坑距离的减小而增大,最大水平应力都出现在桩身-9m处。     

桩底约束条件对弧形排桩-连系梁内力影响研究

弧形排桩-连系梁抗滑结构为多次超静定结构,将桩顶弧形连系梁计算模型简化为无铰拱,视抗滑桩与弧形连系梁之间的约束力为冗力,利用桩顶与弧形连系梁之间的变形协调条件,建立了抗滑结构的整体柔度方程;在桩底自由、铰支及固定等3种不同桩底约束条件下,分别求解桩梁之间的约束冗力,比较了3种桩底约束条件下弧形连系梁的内力,及抗滑桩的内力和位移。研究表明:桩底固定时,桩底部弯矩较大;桩底自由时,弯矩明显减小,桩身位移增加;在桩顶连系梁的约束下,减小桩身锚固段长度,能够减小桩身底部弯矩的影响规律。     

软土地层隧道开挖对邻近桩基影响数值分析

以某典型软土地层中隧道侧穿桩基为例, 采用数值模拟方法开展了隧道开挖对不同位置处桩基的影响程度分析研究。 结果表明： 隧道开挖引起地表的竖向和水平位移显著影响的区域分别分布在距离隧道中心 0 ~ 3D 和 1D ~3D (D 为隧道外径) 范围内, 其沉降曲线与经验公式的一致性验证了数值模型的可靠性; 同时, 桩顶沉降受开挖影响的区域与地层显著沉降区基本一致; 随着桩基与隧道中心线的距离增大, 桩基的安全区范围逐渐增大而警戒区范围逐渐缩小; 对比桩身沉降和水平位移, 可考虑采用桩顶位移作为桩基变形的控制指标, 当盾构掘进通过桩基且与其净距达到 10L (L 为管片宽度) 左右时, 隧道开挖对桩基变形的影响最明显, 可为现场盾构施工中的变形控制提供参考。     

软土地区桥梁桩基施工对既有路基影响分析

为了探讨分析软土地区道路建设期间桥梁桩基施工对邻近区域既有路基的影响,以张新高速公路所跨越的一段既有铁路路基为研究对象,依托桩基施工项目,通过现场变形监测,获取了深层水平位移以及路基沉降数据,分析了桩基施工对邻近铁路路基稳定性的影响。结果表明,地下深层水平位移变形变化较大部位出现在地面堆载较多以及软土层深厚区域,路基沉降变形变化主要发生在施工前期,后期逐渐趋于稳定。通过采取高压旋喷桩施工工艺结合软土表层处理技术,可以有效抑制土体变形,达到对既有路基影响小的良好效果。     

地表堆载对临近桥梁群桩受力和位移影响分析

以某地区地表堆载临近桥梁群桩桩基为例,采用有限元软件ABAQUS建立数值模型,重点分析了堆载对桩体的位移、轴力和桩侧摩阻力的影响,得到以下结论:堆载作用下,周围土体发生明显的沉降,加上桩土之间的相互作用,会对桩基的安全产生不利影响;角桩和边桩承担大部分桩顶荷载,中心桩分担的荷载比较小,堆载对中心桩轴力影响最小;从侧摩阻力方面来说,堆载对角桩侧影响最大,边桩次之,对中心桩影响最小;从桩身沉降方面来说,单侧堆载使得靠近堆载侧的桩顶竖向沉降最大,远离堆载侧的桩顶竖向沉降最小,且堆载对角桩的整体影响最大,边桩次之,中心桩最小。     

强震作用下近断层桥梁桩基动力响应

为探明强震作用下断层上、下盘桥梁桩基动力响应差异，依托海南省海文大桥工程，通过振动台模型试验，研究了0.15g~0.60g地震动强度作用下断层上、下盘桩基的桩身加速度、桩顶相对位移、桩身弯矩响应规律差异与桩基损伤特征。研究结果表明:在不同地震动强度作用下，断层上、下盘桩基的桩顶加速度峰值相差0.291~0.488 m·s-2，桩顶加速度放大系数相差0.067~0.195，原因为断层对两侧岩土体影响范围存在差异与桩周岩土体“非线性”差异；随着地震动强度的增大，断层上、下盘桩基的桩顶相对位移差值逐渐增大，最大差值为0.77 mm；断层上、下盘桩基的弯矩最大值相差5.294~82.932 kN·m，且弯矩最大值均出现在覆盖层软硬土交界面与基岩面附近，原因在于下盘作为稳定盘，受上盘土体挤压作用，对下盘岩土体的振动剪切有一定抑制作用；地震动强度为0.35g时，断层上、下盘桩的最大弯矩均未超过抗弯承载力，满足海文大桥抗震设防烈度Ⅷ度(0.35g)的要求；地震动强度为0.35g~0.45g时，断层上盘桩的基频变化幅度较小，地震动强度为0.50g~0.60g时，断层上盘桩的基频显著降低，在桩顶与承台连接处、软硬土层界面与基岩面附近出现裂缝，说明此时桩基已发生损伤。可见，断层上盘桩基的桩身加速度峰值、桩顶相对位移与桩身弯矩动力响应指标均大于下盘桩基，断层上、下盘桩基动力响应变化规律差异显著，体现出显著的“断层上盘效应”，因此，强震作用下近断层桥梁桩基础抗震设计时，应着重考虑断层上盘桩基础的抗震承载能力。      

高速公路桥梁软土地基桥墩变位处治方法与应用

对于处置地面堆载导致的桩基偏移,桩柱倾斜和梁板移位等关键是消除桥墩的基础,尽量使推柱复位或恢复墩柱的施工位置,以解决墩柱位移,解决墩柱的偏移可以考虑应力释放法或者强制恢复法来完成桩柱的纠偏复,梁板位移就可以解决,同时桩柱也可以满足正常使用水平。     

顶管井深基坑近接高架桥桩施工影响及参数优化研究

依托某污水管顶管井深基坑近接高架桥梁工程,基于Midas Gts Nx建立基坑与桥梁三维有限元模型,研究了顶管井深基坑开挖对基坑稳定性及桥梁桩基变形影响与坑外注浆加固保护措施对桥梁位移的控制效果,通过现场监测验证了加固参数的有效性.研究结果表明:顶管井基坑开挖过程中工作井井壁最大水平位移出现在井壁中上部;顶管井基坑开挖对桥梁桩基变形影响较大,引起桩基向基坑发生侧移,且桩身中部位移最大,施工过程中应对邻近基坑侧桥梁桩、基桩身中部水平位移进行重点监测;在采取坑外注浆加固措施下,桥梁桩基沉降及水平位移显著减小,深基坑坑外加固的合理宽度为2 m,深度为20 m,研究成果可为类似基坑近接高架桥桩工程提供借鉴.     

硬壳层对管桩复合地基桩-土应力比的影响

为研究就地固化硬壳层对预应力管桩复合地基桩-土应力比的影响，以绍兴钱滨线泥浆池路段为背景，开展现场试验和数值模拟分析，研究路堤荷载作用下预应力管桩复合地基的受力和变形；从桩-土应力比的角度，着重探讨硬壳层对桩基复合地基承载性能的影响规律；分析路堤高度与桩帽净间距之比、桩帽宽度与桩帽净间距之比等设计参数对桩-土应力比发展的影响机制.研究结果表明：硬壳层的存在能够有效提高桩基复合地基的承载特性；在本文试验条件下，就地固化硬壳层的预应力管桩复合地基最大水平位移发生在地表以下5～6 m处，区别于传统桩基复合地基的土体水平位移沿深度逐渐降低的规律；桩-土应力比在23～37，高于传统桩基复合地基.     

整体式斜交桥中桥台钢桩地震响应

采用有限元分析软件SAP2000建立了某整体式斜交桥的三维结构模型，通过离散非线性弹簧单元模拟桥台-台后土以及H型钢桩-桩周土的土-结构相互作用，通过一系列双向地震作用下的非线性时程分析，研究了桩的朝向、桩周土刚度及桩头转动刚度对整体式斜交桥中H型钢桩地震响应的影响规律。研究结果表明:双向地震作用下，H型钢桩的横桥向位移显著大于纵桥向，且受桩朝向的影响更为明显，强、弱轴弯矩均呈正反双向分布，屈服面函数最大值一般位于桩顶，另一峰值则位于桩身2~4 m埋深处；钢桩绕强轴弯曲布置时，桩顶纵桥向位移相比绕弱轴弯曲时降低18.2%，但横桥向位移增大47.7%，桩顶处绕强轴弯矩增加约3.9倍，桩身反向强轴弯矩峰值降低67.0%，桩顶处绕弱轴弯矩基本不变，桩身反向弱轴弯矩峰值增加约1.0倍；随着桩周土刚度的降低，桩顶纵、横桥向位移增大，桩顶屈服面函数值降低，而桩身屈服面函数峰值增加，桩身更不易保持弹性；当桩头采用柔性连接时，桩顶纵、横桥向位移均增大，桩顶屈服面函数值降低，有利于保护桩头，而桩身屈服面函数峰值增加，当桩头转动刚度过低时甚至可能大于桩顶刚度，导致桩身在罕遇地震作用下先进入塑性。